JP2007163004A

JP2007163004A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2007163004A
Application number: JP2005358559A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Idei; 一博出居; Eiki Hayashi; 栄樹林
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-28
Also published as: WO2007069570A1

Abstract

【課題】車両用空調装置等の冷凍サイクルに使用される熱交換器において、エンジンルーム内でのレイアウト性を向上させ、また加工性を向上させる。
【解決手段】本発明の熱交換器１００は内部に高温冷媒及び低温冷媒がそれぞれ流通する複数の流路１３、１４を隣り合わせに設けた熱交換部１０と、この熱交換部１０の両端に接合され、内部の各流路に高温冷媒及び低温媒を流通させるヘッダ部２０とを備え、同一構成の熱交換部１０をヘッダ部２０の長手方向に沿って２つ以上積み重ねた構成としたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用空調装置等の冷凍サイクルに使用される熱交換器に関する。

車両用空調装置の冷凍サイクルに使用される熱交換器では、設置スペースの節約だけでなく、熱交換効率の向上が求められている。これに対応する従来例として、内部に高温媒体の流れる複数の冷媒流路を列設したチューブと、同じく内部に低温媒体の流れる複数の冷媒流を列設したチューブとを重ね合わせ、各々の端部に冷媒の入口部、出口部を設けた冷凍サイクルが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００２−９８４２４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示された従来例では、必要性能を得るために熱交換領域が大きくなると、チューブの幅や長さが長くなるために、エンジンルーム内でのレイアウト性（レイアウトの自由度）が低下する。また、設置スペースに合わせてＵ字形状に曲げることもできるが、チューブ長さが長い場合には２回以上の曲げが必要となるため、加工性が悪くなる。

この発明の目的は、エンジンルーム内でのレイアウト性を向上させ、また加工性にも優れた熱交換器を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係わる発明は、第１冷媒及び第２冷媒が各々流通する複数の流路が隣り合わせに形成された熱交換部と、当該熱交換部の両端に接合され、前記各流路に第１冷媒及び第２冷媒を流通させるヘッダ部とを備えた熱交換器であって、同一構成の前記熱交換部を、前記ヘッダ部の長手方向に沿って２つ以上積み重ねて接合したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記ヘッダ部の側面に、前記熱交換部の端部と連通するスリットを設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、第１冷媒及び第２冷媒が各々流通する複数の流路が隣り合わせに形成された熱交換部と、当該熱交換部の両端に接合され、前記各流路に前記第１冷媒及び第２冷媒を流通させるヘッダ部とを備えた熱交換器ユニットを、前記ヘッダ部の長手方向に沿って２つ以上積み重ねて接合したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項において、前記熱交換部は、内部に第１冷媒の流通する複数の流路が形成された第１チューブと、内部に第２冷媒が流通する複数の流路が形成された第２チューブとを重ね合わせたチューブ接合体からなることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項において、前記熱交換部は、内部に第１冷媒の流通する複数の流路と、第２冷媒が流通する複数の流路とを隣り合わせに形成した１つのチューブからなることを特徴とする。

請求項１の発明では、必要性能を得るために熱交換領域を大きくする場合でも、同一構成の熱交換部をヘッダ部の長手方向に沿って積み重ねて接合するだけでよいため、熱交換領域の大きさに合わせてチューブの幅や長さが長くする必要がない。しかも、熱交換領域を大きくした場合でも熱交換器本体の幅や高さは同一となり、冷媒の出入口の位置も一定とすることができるため、レイアウト性を向上させることができる。また、熱交換領域が大きくなっても、設置スペースに合わせてＵ字形状に曲げる必要がないため、加工性を向上させることができる。

請求項２の発明では、積み重ねる熱交換部の数に応じてヘッダ部の側面にチューブ挿入穴を形成する必要がないので、熱交換部の取り付けに要する時間を短縮することができる。

請求項３の発明では、同一構成の熱交換器ユニットをヘッダ部の長手方向に沿って積み重ねて接合するようにしたので、すべての部品を統合化することができるようになり、コスト低減と生産性をより向上させることができる。

請求項４の発明では、２つのチューブを重ね合わせたチューブ接合体を熱交換部としたので、既存の扁平チューブを用いることができ、生産性を向上させることができる。

請求項５の発明では、それぞの冷媒が流通する複数の流路を隣り合わせに形成した１つのチューブを熱交換部としたので、２つのチューブを重ね合わせたものと比べて熱交換効率を向上させることができる。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係わる熱交換器１００の構成図であり、（ａ）は全体構成を示す斜視図、（ｂ）は平面図である。また図２（ａ）は図１（ｂ）のI−I線断面図、（ｂ）は他の構成例を示す断面図である。

本実施形態に係わる熱交換器１００は、図１（ａ）に示すように、高温冷媒と低温冷媒との間で熱交換を行う複数の熱交換部１０と、この熱交換部１０のそれぞれの両端と接合されたヘッダ部２０とを備えて構成されている。

熱交換部１０は、図２（ａ）に示すように、内部に高温冷媒の流通する複数の流路１３が形成された第１チューブ１１と、同じく内部に低温冷媒の流通する複数の流路１４が形成された第２チューブ１２とを重ね合わせたチューブ接合体であり、高温冷媒の流通する複数の流路１３と低温冷媒の流通する複数の流路１４とが隣り合わせに形成された構成となっている。このように２つのチューブを重ね合わせてチューブ接合体とした場合は、既存の扁平チューブを用いることができるため、生産性を向上させることができる。

また、図２（ｂ）に示すように、内部に高温冷媒の流通する複数の流路１３Ａと、低温冷媒が流通する複数の流路１４Ａとを隣り合わせに形成した１つのチューブ体として構成してもよい。このような一体形の熱交換部１０Ａとした場合は、２つのチューブを重ね合わせたものと比べて熱交換効率を向上させることができる。

ヘッダ部２０は、図１（ｂ）に示すように、高温冷媒用の入口ヘッダタンク２１と出口ヘッダタンク２２、及び低温冷媒用の入口ヘッダタンク２３と出口ヘッダタンク２４から構成されている。そして、高温冷媒用の入口ヘッダタンク２１は低温冷媒用の出口ヘッダタンク２４と接合され、低温冷媒用の入口ヘッダタンク２３は高温冷媒用の出口ヘッダタンク２２と接合されている。また、各ヘッダタンクの出入口部分には、図１（ａ）に示すように、外部配管と接続するための接続部材（符号省略）が取り付けられている。なお、入口／出口ヘッダタンクの組み合わせは本実施形態の例に限定されるものではなく、高温冷媒用の入口ヘッダタンク２１を低温冷媒用の入口ヘッダタンク２３と接合し、低温冷媒用の出口ヘッダタンク２４を高温冷媒用の出口ヘッダタンク２２と接合してもよい。

また、各入口ヘッダタンク２１、２３、出口ヘッダタンク２２、２４の側面には、第１チューブ１１、第２チューブ１２が挿入されるチューブ挿入穴（図示せず）がそれぞれ設けられている。そして、第１チューブ１１、第２チューブ１２の端部を、このチューブ挿入穴に挿入して接合することにより、第１チューブ１１は入口ヘッダタンク２１、２３と、また第２チューブ１２は出口ヘッダタンク２２、２４とそれぞれ連通する。

図３（ａ）〜（ｃ）は、実施形態１に係わる熱交換器１００の構成例を示す正面図である。図３（ａ）は、熱交換部１０を１つ備えた１組品を示している。本実施形態の熱交換器１００はこの１組品を基本形とし、同一構成となる熱交換部１０をヘッダ部２０の長手方向に沿って積み重ねて接合することにより、熱交換領域の必要性能を得るようにしている。ここで、図３（ｂ）は熱交換部１０を２つ備えた２組品を示し、図３（ｃ）は熱交換部１０を３つ備えた３組品を示している。

熱交換部１０を積み重ねて接合するには、接合する熱交換部１０の数に応じてヘッダ部２０の側面にチューブ挿入穴を形成することで対応することができる。このようにして熱交換部１０を積み重ねた後、接合部をロウ付けまたは拡散接合することにより熱交換器１００を完成することができる。

なお図３では、１組品から３組品まで構成した例について示したが、ヘッダ部２０の長さを長くすることにより、さらに段数を増やすことができる。また、各入口ヘッダタンク、出口ヘッダタンクの所定位置にデバイドを挿入して、内部を流通する冷媒をデバイドの位置でターンさせるように構成してもよい。

本実施形態に係わる熱交換器１００によれば、必要性能に応じて熱交換領域を大きくする場合は、同一構成の熱交換部１０をヘッダ部の長手方向に沿って積み重ねて接合するだけなので、熱交換領域の大きさに合わせてチューブの幅や長さを長くする必要がない。しかも、熱交換領域を大きくした場合でも熱交換器本体の幅や高さは同一となり、冷媒の出入口の位置も一定とすることができるため、レイアウト性を向上させることができる。また、熱交換領域が大きくなっても、設置スペースに合わせてＵ字形状に曲げる必要がないため、加工性を向上させることができる。とくに、熱交換器本体を縦置きレイアウト（図１に示すレイアウト形状）にした場合は、冷媒に含まれるコンプレッサ用オイルの溜まりがなく排出が容易となるため、オイルの戻り性を向上させることができる。

また、本実施形態の構成によれば、熱交換部１０の組数を変えることにより、容易に必要性能を変えることができる。したがって、熱交換領域の大きさに応じて異なる大きさの熱交換部を用意する必要がなく、また部品を統合化することができるため、コスト低減と生産性の向上を図ることができる。さらに、熱交換領域の大きさが変わっても冷媒の入口、出口の位置は一定となるため、外部配管の取り付け寸法を変える必要がなく、組み付け性を向上させることができる。

また、熱交換領域が大きくなっても、チューブの長さを抑えることができるため、チューブの変形や歪みを少なくすることができる。さらに、チューブ合わせが容易になり密着性を向上させることができるため、ロウ付け性を向上させることができる。

［実施形態２］
図４（ａ）〜（ｃ）は、実施形態２に係わる熱交換器２００の構成例を示す正面図である。図４では、実施形態１の熱交換器１００と同等部分を同一符号で示している。

本実施形態の熱交換器２００は、図４（ａ）に示すように、熱交換部１０の両端に接合されるヘッダ部２０の側面に、あらかじめ熱交換部１０の端部と連通する長穴形状のスリット２５を設けている。これ以外の構成は実施形態１と同じであるため、共通する部分の説明を省略する（平面形状も実施形態１と同じ）。

ここで、スリット２５は、ヘッダ部２０を構成する各ヘッダタンク（２１〜２４）の長手方向に沿って形成されている。図４（ａ）に示す１組品や図４（ｂ）に示す２組品の場合では、熱交換部１０が接合されていない部分にスリット２５が残るため、これを塞ぐための封止部材（図示せず）を取り付けて冷媒の漏れを防止する。

本実施形態に示す熱交換器２００おいても、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。とくに本実施形態の構成においては、ヘッダ部２０の側面に熱交換部１０の端部と連通するスリット２５を設けているため、積み重ねる熱交換部１０の数に応じてヘッダ部２０の側面にチューブ挿入穴を形成する必要がなく、熱交換部１０の取り付けに要する時間を短縮することができる。

［実施形態３］
図５は、実施形態３に係わる熱交換器３００の構成例を示す正面図である。図５では、実施形態１の熱交換器１００と同等部分を同一符号で示している。

本実施形態では、図５（ａ）に示すように、熱交換部１０とヘッダ部２０とを備えた１組の熱交換器ユニット３０を基本形とし、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すように、同一構成となる熱交換器ユニット３０をヘッダ部２０の長手方向に沿って積み重ねて接合することにより、１つの熱交換器３００を構成するようにしたものである。これ以外の構成は実施形態１と同じであるため、共通する部分の説明を省略する（平面形状も実施形態１と同じ）。

ここで、各ヘッダ部２０の一方の端部（冷媒入口側）には、積み重ねられる他のヘッダ部２０と連結するための接続部品２６が取り付けられ、他方の端部（冷媒出口側）には、この接続部品２６と嵌合する開口部２７が形成されている。そして、熱交換器ユニット３０を積み重ねた後、ヘッダ部２０の端部には外部配管と接続するための接続部材（図示を省略）が取り付けられる。

また、本実施形態において、複数の熱交換器ユニット３０を積み重ねる際に、あらかじめ接続部品２６または開口部２７にデバイドを装着しておくことにより、内部を流通する冷媒をデバイドの位置でターンさせることができる。

本実施形態に示す熱交換器３００においても、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。とくに本実施形態の構成においては、同一構成の熱交換器ユニット３０をヘッダ部２０の長手方向に沿って積み重ねて接合するようにしたので、すべての部品を統合化することができ、コスト低減と生産性をより向上させることができる。

なお、上記実施形態１〜３では、熱交換部１０を３段に積み重ねた例について説明したが、積み重ねる段数はこれに限定されるものではなく、さらに多段にしてもよい。

実施形態１に係わる熱交換器の構成図。（ａ）は全体構成を示す斜視図。（ｂ）は平面図。（ａ）は図１（ｂ）のI−I線断面図。（ｂ）は他の構成例を示す断面図。（ａ）〜（ｃ）は実施形態１に係わる熱交換器の構成例を示す正面図。（ａ）〜（ｃ）は実施形態２に係わる熱交換器の構成例を示す正面図。（ａ）〜（ｃ）は実施形態３に係わる熱交換器の構成例を示す正面図。

符号の説明

１０、１０Ａ…熱交換部
１１…第１チューブ
１２…第２チューブ
１３、１３Ａ、１４、１４Ａ…流路
２０…ヘッダ部
２１…高温冷媒用の入口ヘッダタンク
２２…高温冷媒用の出口ヘッダタンク
２３…低温冷媒用の入口ヘッダタンク
２４…低温冷媒用の出口ヘッダタンク
２５…スリット
２６…接続部品
２７…開口部
３０…熱交換器ユニット
１００、２００、３００…熱交換器

Claims

第１冷媒及び第２冷媒が各々流通する複数の流路が隣り合わせに形成された熱交換部（１０）と、当該熱交換部の両端に接合され、前記各流路に第１冷媒及び第２冷媒を流通させるヘッダ部（２０）とを備えた熱交換器であって、
同一構成の前記熱交換部（１０）を、前記ヘッダ部（２０）の長手方向に沿って２つ以上積み重ねて接合したことを特徴とする熱交換器。